钢筋混凝土框架结构整体抗震性能系数的试验与数值模拟及概率评定

针对我国现行抗震规范在设计地震力理论和弹性设计法方面存在的缺点，以钢筋混凝土框架结构为研究对象，建立考虑构件与节点性能退化和填充墙影响的钢筋混凝土框架结构精细化非线性有限元模型，利用构件与结构的拟静力试验、子结构拟动力试验和整体结构振动台试验对有限元模型进行验证和参数校准，采用试验模拟和数值模拟相结合的方法研究钢筋混凝土框架结构的地震力折减系数、整体超强系数、位移放大系数和冗余度系数的合理取值，研究结构整体抗震性能系数的概率评定方法，提出基于整体抗震性能系数和概率抗震性能评定的三阶段抗震性能设计方法，将有助于消除我国现行抗震规范与《建筑工程抗震性态设计通则》和《工程结构可靠性设计统一标准》不协调的现状，弥补我国现行抗震规范在设计地震力理论方面存在的不足，尽快促进我国抗震规范与世界发达国家接轨，提高我国工程结构抗震设计的科学性、合理性和经济性，尽快促进性能化抗震设计理论在我国的进一步应用。

针对我国现行抗震规范在设计地震力理论和弹性设计法方面存在的缺点，本项目以钢筋混凝土（RC）框架结构为研究对象，对RC框架结构的整体抗震性能进行了试验研究、数值模拟和理论分析，给出了其整体抗震性能系数的合理取值，提出了基于整体抗震性能系数和概率抗震性能评定的三阶段抗震性能设计方法。取得如下研究成果：（1）进行了砌体填充墙RC空间框架模型和非延性空间框架模型的振动台试验，研究了RC框架结构在地震作用下的破坏模式和损伤演化机理，探索了主余震作用下RC框架结构性能的变化规律，为数值模拟和理论分析提供了数据支持和模型验证。（2）建立了考虑构件性能退化和节点滞回性能影响的RC框架精细化数值模型，对砌体填充墙RC框架进行了微观单元和宏观单元模拟及试验验证，分析了无筋砌体结构、非延性RC框架及其FRP和粘滞阻尼器加固方案的抗震性能，建立了基于非线性等效SDOF体系的RC框架结构简化建模方法，分析了RC框架结构整体抗震性能参数的灵敏度，对强震作用下的索引和典型原型结构进行了非线性静力和动力分析，并对上述各类结构的抗震性能进行了深入的理论分析。（3）提出了结构整体抗震性能系数需求值与能力值的概念，分别采用静力与动力能力谱方法、线性与非线性时程分析方法，从需求和能力两个方面，对RC框架结构的整体超强系数、延性折减系数、反应修正系数、位移放大系数进行了分析；完成了基于能力需求比的结构整体抗震性能系数确定性评定，给出了其合理建议值；（4）对RC框架结构进行了基于位移需求能力系数及调整倒塌裕度比的整体抗震性能概率评定；将结构的抗竖向连续倒塌能力作为新的抗震性能指标，提出了“小震（或中震）不坏、大震不倒、巨震不塌”的三阶段抗震性能设计方法。上述成果对《建筑工程抗震性态设计通则》和《建筑抗震设计规范》的相关内容提供了重要的试验和理论支持，将进一步促进性能化抗震设计理论在我国的应用。本项目培养毕业博士4人，硕士10人；承办国内会议3次，参加国际会议21人次，国内会议20人次；参与编制行业标准1部，发表论文58篇，SCI检索5篇，EI检索20篇，ISTP检索16篇；与新加坡南洋理工大学、荷兰代尔夫特大学、丹麦工业大学、美国里海大学等国外高校进行合作交流8次。